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摘要：傳統(tǒng)火力發(fā)電企業(yè)燃料以不可再生資源為主，隨著近年來環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，為實現(xiàn)能源低碳清潔可持續(xù)發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。文章結(jié)合集中式光伏電站發(fā)展需求，對主流的光伏支架安裝方式進行分類，以江蘇某地區(qū)集中式光伏電站為例對常用支架選型方案進行經(jīng)濟性比對及研究，確保投資收益最大化。

關(guān)鍵詞：光伏電站；支架類型；成本分析

引言

隨著國內(nèi)光伏新裝機容量與日俱增，度電補貼的取消，光伏上網(wǎng)電價“退坡”已成必然之勢，在此情況下，國內(nèi)集中式光伏電站建設(shè)還面臨著可用土地越來越少地價越來越貴的難題，為了進一步提高經(jīng)濟效益，國內(nèi)越來越多的企業(yè)開始選擇新的光伏組件安裝方式增加單位面積太陽輻射量。光伏支架是用來將光伏發(fā)電組件和儲存電量的設(shè)備相連接的支撐結(jié)構(gòu)，對于光伏電站總投資而言，支架成本的波動并不敏感，然而，在集中式光伏電站的整體設(shè)計中，支架會影響組件對太陽總輻射量的接收程度從而影響電站總發(fā)電量，支架的選型直接關(guān)乎整個光伏電站的可行性與經(jīng)濟效益。

1光伏用支架分類

根據(jù)安裝方式不同，目前主流光伏支架可分為固定式和跟蹤式兩種（如表1所示）。固定式支架又可分為最佳傾角式、可調(diào)傾角式以及（斜）屋面平鋪式。跟蹤式支架就是可以通過機械裝置使得組件隨著太陽的入射角變化而調(diào)整角度，從而獲得更多輻射量，提高光伏陣列單位發(fā)電能力，可細(xì)分為平、斜單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)[1]。

2經(jīng)濟性比對與選型研究

在實際工程中，效益最大化是投資方關(guān)注的主要目標(biāo)，因此，需要綜合考慮不同支架選型帶來的發(fā)電量差異和投資收益差異，選取最適用安裝方式。

2.1固定式、跟蹤式光伏支架比對

與固定式相比，跟蹤式支架系統(tǒng)相對復(fù)雜，在發(fā)電量提高的同時，系統(tǒng)的建設(shè)成本明顯增加，參考以往已投產(chǎn)項目，與固定式相比較，采用單軸跟蹤支架電站建設(shè)需增加約10%預(yù)算，采用斜單軸跟蹤支架需增加約12%預(yù)算，采用雙軸跟蹤支架需增加約20%預(yù)算。而且采用自動跟蹤裝置，不可避免將增加項目土地成本，所以更適合于在荒漠區(qū)建設(shè)的大型并網(wǎng)光伏電站。此外，隨著光伏技術(shù)不斷突破，電池組件價格正不斷降低，跟蹤支架系統(tǒng)帶來的發(fā)電量收益對沖成本后優(yōu)勢不斷縮減，固定式支架所具有的成本低、維護量少的優(yōu)勢凸顯[2]。

2.2固定最佳傾角式與固定可調(diào)式支架比對

相對于固定傾角安裝方式，傾角可調(diào)式支架安裝方式對電站成本的影響主要體現(xiàn)在支架成本的增加、土地占用面積的增大和運營費用的增加。2.2.1支架成本比對，根據(jù)現(xiàn)有光伏市場行情，傾角可調(diào)支架成本相比固定傾角支架高約0.06元/W。以江蘇某地區(qū)容量為40MW光伏電站為例，傾角可調(diào)式支架與最佳傾角固定式支架初始投資需增加約240萬元。2.2.2土地成本比對，光伏組件安裝傾角是影響光伏系統(tǒng)發(fā)電量的重要因素，按照通用設(shè)計原則，光伏方陣間距需滿足每年當(dāng)中物體在太陽下陰影長度最長的時日（冬至）組件之間南北方向無陰影遮擋的要求，而光伏組件安裝傾角越大，方陣間距也越大，相同裝機容量所需土地也越多。以江蘇某地區(qū)為例，利用PVsyst計算軟件，模擬某工程不同角度傾斜面上太陽直接輻射量如下（如表2所示）：電池組件傾角為24°時，全年傾斜面太陽直接輻射量最大，即本工程電池組件的支架的最佳固定傾角為24°。通過PVsyst軟件的陰影遮擋模擬功能進行測算，在方陣布置上，固定支架采用24°時，光伏陣列前后排的間距為7.5m。而可調(diào)式支架需按照一年中所需調(diào)整最大角度來設(shè)計方陣間距。以江蘇某地區(qū)光伏電站為例，若一年按調(diào)整兩次計算，冬季最佳傾角為39°，組件中心間距設(shè)計為8.2m，一年調(diào)整4次，則冬季最佳傾角為52°，組件中心間距設(shè)計為8.7m。由此可見，采用傾角可調(diào)支架安裝，一年調(diào)整2次所需土地成本增加了約10%，一年調(diào)整4次所需土地增加了約16%[3]。按照江蘇某區(qū)域1MW所需土地1hm2、征地費用2.33萬元/hm2測算，如采用傾角可調(diào)支架，一年調(diào)整2次所需土地成本增加約2100萬元，一年調(diào)整4次所需土地成本增加約3360萬元。2.2.3后期運維費用比對，傾角可調(diào)支架需要根據(jù)季節(jié)對支架進行調(diào)節(jié)，人工運維成本相應(yīng)增加。40MW光伏電站調(diào)整一次的人工費用約花費20萬元，即每年調(diào)整1次或3次，每年運營成本增加20萬（2檔）或60萬元（4檔）[4]。2.2.4收益比對，該光伏電站項目在固定最佳傾角平均年發(fā)電量約為3200萬kW•h，如采用傾角可調(diào)式支架，以每年調(diào)整1次（2檔）為例，預(yù)計能夠增加發(fā)電量2%左右，即增加發(fā)電量64萬kW•h。按江蘇目前0.391元/kW•h上網(wǎng)電價測算，首年增收約25萬元。

綜上，本項目如采用可調(diào)式支架，首年增加支架成本240萬元，增加土地成本2100萬元（2檔模式），增加年運營成本20萬（2檔模式），年增加收益25萬元。可調(diào)支架在江蘇某地區(qū)該項目上并不具備明顯的優(yōu)勢，應(yīng)采用最佳傾角固定式支架確保投資收益最大化。

3結(jié)語

本文介紹了多種常用的光伏電站支架的特點與優(yōu)勢，并以江蘇某地區(qū)光伏電站為例，從建造成本、土地成本、后續(xù)運營成本及最終收益等多個方面對固定傾角式支架與可調(diào)節(jié)式支架進行了比較，以此作為該光伏電站支架選型依據(jù)，為日后其他光伏電站支架選型提供有價值的意見。

參考文獻

[1]陳清，趙植城，吳麗華，等.大型地面光伏電站中光伏方陣容量的優(yōu)化設(shè)計[J].太陽能，2021（3）：51-56.

[2]馬慶虎，張勃，李憲，等.不同安裝傾角對雙面光伏組件光伏電站發(fā)電量的影響研究[J].太陽能，2020（12）：82-84.

[3]董國飛.山地光伏電站設(shè)計建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)[J].農(nóng)村電氣化，2020（11）：63-64.

[4]閆池，鞠振河.1.2MW光伏電站系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，16（4）：1-6.

作者：毛文旭 單位：國能江蘇電力工程技術(shù)有限公司